Курсовой проект

КРАХМАЛ (С6Н10О6)n
Распространен в растениях:
Картофель – 20% Кукуруза – 60 – 65% Рис –80%
Размеры зерен крахмала :
от 2 до 150 мкм
Плотность
Картофельный – 1,64г/см3Кукурузный – 1,65 г/см3
воздушно-сухого крахмала 1,5—1,53 г/см3
Влажность
Картофельный - 20% Кукурузный -13%

Химические свойства крахмала
Крахмал в холодной воде нерастворим, а в горячей при определённых температурах (для картофельного крахмала 55—65 °С, кукурузного 65—75 °С) зерна его набухают и увеличиваются в объёме в 50—100 раз. происходит так называемая клейстеризация крахмала.
Раствор йода с крахмалом даёт сильное синее окрашивание
Раствор крахмала вращает плоскость поляризации вправо. Удельное вращение клейстеризованного картофельного крахмала равно +204,3°, кукурузного +201,5°.

Крахмал существует в двух формах: в форме α-амилозы и амилопектина

ГЛЮКОЗА (С6H12O6)
Форма кристаллов
тонкие пластинки удлиненные призмы температура кристаллизации
0,5 – 50 °С 50—90° С температура плавления
86—90° С 146—147° С
При кристаллизации 1 г-моль глюкозы выделяется 19,76кДж 9,89 кДж тепла
Гидратная
Ангидридная

Зона максимальной устойчивости глюкозы - рН 2,0 - 4,2. При рН —3,5 распад глюкозы минимальный.
В среде с рН >4,2 происходит увеличение содержания глюкозы в карбонильной форме, что способствует ускорению реакции разложения (с увеличением рН на единицу константа скорости реакции разложения увеличивается в 5,83 раза).
В среде с рН <2,0 разложение ускоряется в результате более быстрой и глубокой дегидратации молекул (с уменьшением рН на единицу константа скорости реакции "увеличивается в 5,3 раза). Дегидратация молекул глюкозы происходит с отнятием трех молекул воды и образованием малоустойчивого соединения — оксиметилфурфурола, которое легко разлагается на муравьиную и левулиновую кислоты.
Оксиметилфурфурол обладает высокой реакционной способностью и является источником образования продуктов распада глюкозы, в том числе красящих веществ.

ФРУКТОЗА
Безводные кристаллы в виде игл, температура плавления 102-105 С. Молекуряный вес 180,16; удельный вес 1,60 г/см3; калорийная ценность примерно та же, что и других сахаров, 4 ккал на 1 г. Фруктозе свойственна некоторая гигроскопичность. Концентрированные составы фруктозы сохраняют влагу. Фруктоза легко растворима в воде и спирте. При 20 С насыщенный раствор фруктозы имеет концентрацию в 78,9%, насыщенный раствор сахарозы - 67,1%, а насыщенный раствор глюкозы - только 47,2 %. Вязкость растворов фруктозы ниже вязкости растворов сахарозы и глюкозы.
С химической точки зрения фруктоза ведет себя как нормальный редуцирующий сахара. Типичная реакция с аминогруппами, известная под название реакции Майяра, протекает сравнительно активно. Фруктоза, подобно глюкозе, преобразуется при нагревании с кислотами в оксиметилфурфурол и далее в левулиновую кислоту. Как в кристаллической форме, так и в определенных производных, фруктоза встречается в форме фруктопераноза. Известны также некоторые соединения, в которых фруктоза находится в кетоформе с прямой цепью. Химия фруктозы исследована, по сравнению с глюкозой и другими альдогексозами, весьма мало.

МАЛЬТОЗА С12Н22О11*Н2О
образуется в результате неполного гидролиза крахмала под действием амилаз солода. Мальтоза состоит из двух остатков D-глюкозы, соединённых за счёт полуацетального гидроксила первой молекулы и спиртового гидроксила при С—4 второй молекулы.
Во втором остатке В-глюкозы сохраняется свободный гликозидный гидроксил, поэтому в растворах этот остаток может таутомерно переходить в оксикарбонильную форму.
Мальтоза обладает редуцирующими свойствами и способностью к мутаротации, после завершения которой её удельное вращение равно +130,4°. Мальтоза кристаллизуется с одной молекулой воды, легко сбраживается дрожжами, при гидролизе распадается на две молекулы глюкозы.

Кислотный гидролиз крахмала
Крахмал гидролизуется в виде крахмальной суспензии при температуре 100-150°С с применением в качестве катализатора соляную или серную кислоту.
Крахмал растворимый крахмал
декстрины мальтоза глюкоза
Теоретический выход глюкозы (180/162)*100=111,1%
Энергия активации кислотного гидролиза крахмала равна127,7 кДж∗моль-1.
Скорость кислотного гидролиза крахмала в основном зависит от концентрации кислоты и температуры.

Гидролиз крахмала ферментами
Гидролиз проводят при температуре около 55 °С, в качестве катализатора используются ферменты (α- ,β- и глюко-амилазы),
комплексные ферментные препараты
(амилосубтилин 10х, глюкоэндомикопсин Г15х)
Величина константы скорости реакции зависит от концентрации амилаз, рН и температуры.
Амилолитические ферменты являются сильными катализаторами. Энергия активации ферментативного гидролиза крахмала составляет 55—67 кДж/моль

модифицированные крахмалы
Крахмалы, свойства которых изменены в результате специальной обработки

основные превращения, которые претерпевают крахмалы при указанных видах обработки:
расщепление (деполимеризация) полисахаридных компонентов крахмала с сохранением или без сохранения зернистой структуры;
увеличение количества существующих или появление новых новых функциональных групп, перестройка (рекомбинация) структуры полисахаридных цепей в результате трансглюкозидирования; такая перестройка сопровождается расщеплением полисахаридов крахмала;
потеря зернами крахмала первоначальной структуры и приобретение после дегидратации новой структуры;
взаимодействие гидроксильных групп крахмала с различными химическими веществами с образованием эфирных связей и присоединением их остатков;
одновременная полимеризация сахаридов из крахмала и других мономеров (сополимеризация) с образованием новых соединений, цепи которых состоят из разнородных звеньев, так называемых сополимеров; в тех случаях, когда полимеризуются не мономеры, а их крупные однородные участки цепей (блоки), получают продукт синтеза – блок-сополимеры.

Расщепленные крахмалы
Приготовляют путем термического и механического действия, обработки полисахарида кислотой, окислителями, амилазами, некоторыми солями, электронами, ультразвуком и другими действиями, вызывающими деструкцию полисахаридных цепей.
Клейстеры расщепленных крахмалов имеют, как правило, пониженную вязкость, более высокую прозрачность и повышенную стабильность при хранении. При достаточно высокой концентрации горячие клейстеры расщепленных крахмалов имеют низкую вязкость, поэтому эти крахмалы часто называют «жидкокипящими». высокая концентрация клейстеров в сочетании с низкой вязкостью, реакционная способность, стабильность свойств, характерные для расщепленных крахмалов, повышают эффективность технологических процессов в отраслях, потребляющих крахмалы.

Замещенные крахмалы
Глюкозные остатки, из которых построены полисахаридные цепи крахмала, содержат ряд реакционноспособных групп – концевые редуцирующие группы, спиртовые группы у второго, третьего и шестого углеродных атомов. способность этих групп вступать в реакции замещения с различными органическими и неорганическими соединениями используют в промышленности для производства ряда модифицированных крахмалов, относящихся к группе замещенных крахмалов, включающей простые и сложные эфиры и сшитые крахмалы. Последние получают в результате введения между двумя рядом расположенными полисахаридными цепями поперечной связи или мостика и называют поперечносвязанными. введение в молекулы полисахаридов крахмала даже незначительного количества радикалов позволяет значительно изменить свойства крахмала – повысить вязкость и стабильность их клейстеров, устранить их тягучесть и липкость, повысить стабилизирующее действие, удерживаемость на волокнах целлюлозы, хлопка и на искусственных волокнах, усилить плёнкообразующую способность и т.п.

Фотометрический
метод анализа
Фотометрия - совокупность методов молекулярно-абсорбционного спектрального анализа, основанных на избирательном поглощении электромагнитного излучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом. Концентрацию определяемого компонента устанавливают по закону Бугера -Ламберта – Бера: «Интенсивность поглощения света растворами вещества пропорциональна их концентрации С и толщине поглощающего слоя L.»
В основе фотометрических методов анализа лежит измерение интенсивности окраски, которое базируется на определении интенсивности поглощения светового потока анализируемым веществом. Для этого обычно сравнивают два световых потока: один, проходящий через исследуемый раствор, а другой – через определенный стандартный раствор или растворитель.